2. Ondas e eletromagnetismo

• Sinal


  Perturbação que produz alteração de uma propriedade física
• Pulso


  Sinal de curta duração
• Onda


  Propagação de um sinal - Há transferência de energia mas não transporte de matéria
• Onda persistente


  Onda produzida por um sinal de longa duração
• Classificação de ondas


  • Mecânicas
  • Eletromagnéticas

  
• Ondas mecânicas


  • Necessitam meio material para se propagarem
  • Resultam de sinais mecânicos (oscilações que alteram posição, densidade, pressão..)

  
• Ondas eletromagnéticas


  • Não necessitam de meio material para se propagarem (propagam-se tb no vazio)
  • Resultam de sinais eletromagnéticos (oscilação de cargas eletricas)

  
• Tipos de ondas


  • Transversais
  • Longitudinais

  
• Onda transversal


  Direção de propagação perpendicular à direção de oscilação

  
• Onda longitudinal


  Direção de propagação = direção de oscilação

  
• Onda periódica


  Características que se repetem no espaço e no tempo
• Período da onda (T)

  Tempo que a onda demora a completar um ciclo
• Amplitude de oscilação (A)

  Valor máximo da oscilação
• Comprimento de onda (λ)


  Distância que a onda se propaga ao fim de T segundos
• Sinal complexo


  Sinal que não é uma função sinusoidal pura
• Sinal harmónico


  Sinal que é uma função sinusoidal pura
• Amplitude da pressão sonora

  Determina a intensidade do som (som forte/fraco)
• Frequência da pressão sonora

  Determina a altura do som (som alto/grave)
• Forma da onda sonora


  Determina o timbre do som (som puro/complexo)
• Dois sons com a mesma amplitude e diferente frequência têm diferentes intensidades. O som mais forte será o de maior frequência.
• Carga elétrica


  Propriedade elétrica das partículas que constituem a matéria

  
• A carga elétrica de um sistema isolado é constante (princípio da conservação da carga elétrica)
• Campo elétrico (E)


  Define-se em cada ponto do espaço que esteja sob a influência de cargas elétricas

  
• Campo elétrico


  • Aumenta com o módulo da carga que cria o campo
  • Diminui com o aumento da distância à carga
  • Direção radial
  • Sentido + para -

  
• Linhas de campo elétrico


  • Linhas imaginárias que representam o campo elétrico
  • Vão do + para o -
  • Nunca se cruzam
  • E é tangente às linhas de campo
  • Maior densidade de linhas significa maior intensidade de E e maior carga

  
• Campo elétrico uniforme


  • Constante (mesma intensidade, direção e sentido)
  • Linhas de campo retilíneas, paralelas e equidistantes

  
• Campo magnético (B)


  Grandeza vetorial que caracteriza uma região do espaço, resultante da existência de um íman natural ou de cargas elétricas em movimento na sua vizinhança

  
• Linhas de campo magnético

  • Direção tangente e mesmo sentido da linha de campo
  • Saem do polo norte e entram no polo sul (íman)
  • Regra da mão direita (circuito)

  
• Campo magnético uniforme


  Linhas de campo paralelas e equidistantes

  
• Oersted verificou que a agulha magnética da bússola se desviava quando se aproximava de um circuito, concluindo que a corrente elétrica gerava campo magnético

  
• Campo magnético de um fio elétrico retilíneo

  • Linhas de campo magnético: circunferências em planos paralelos centradas no fio
  • Sentido (regra da mão direita)
  • Campo magnético constante para 2 pontos à mesma distância do fio
  • B aumenta com o aumento da corrente elétrica e proximidade ao fio

  
• Campo magnético de uma espira circular

  • Linhas de campo passam pelo interior da espira (com direção do eixo da espira e sentido pela regra da mão direita)

  
• Campo magnético de uma bobina ou solenoide

  • Campo magnético idêntico ao formado pelo íman
  • No interior da bobina o B é praticamente uniforme

  
• Fluxo magnético (Φ)


  Proporcional ao número de linhas de campo que atravessa uma superfície

  
• Indução magnética


  Criação de uma corrente elétrica induzida (Ii), num circuito fechado que delimita uma superfície, através do qual há um fluxo variável de campo magnético

  
• Transformador


  • Núcleo de ferro, onde se enrolam fios condutores (bobinas) e se produz um campo magnético
  • Primário: bobina percorrida por corrente elétrica alternada que produz um campo magnético variável no núcleo
  • Secundário: bobina onde surge uma corrente induzida alternada, devido à variação do fluxo do campo magnético criado no primário

  
• Transporte de corrente elétrica: Linhas de alta tensão têm U elevado para diminuir a corrente e reduzir perdas por efeito de Joule; Linhas de distribuição têm U reduzido em postos de transformação para 230V - 50Hz
• Maxwell desenvolveu 4 equações teóricas do eletromagnetismo e Hertz provou experimentalmente a existência de ondas eletromagnéticas
• Primário


  Bobina percorrida por corrente elétrica alternada que produz um campo magnético variável no núcleo

  
• Secundário


  Bobina onde surge uma corrente induzida alternada, devido à variação do fluxo do campo magnético criado no primário